устройство для фиксации оптического элемента
Классы МПК: | G02B7/182 для зеркал |
Автор(ы): | Лашманов Г.П., Резаев М.С., Романов С.Л., Химич Ю.П. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт физической оптики, оптики лазеров и информационных оптических систем при Головном институте Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-07-23 публикация патента:
15.06.1994 |
Сущность изобретения: устройство содержит эластичное крепление, контактирующее с оптическим элементом, выполненное в виде упругой сетчатой оболочки вращения, например, из полимерных волокнистых композиционных материалов, при этом ее один торец выполнен с возможностью перемещения, а посадочная поверхность зеркала выполнена в виде обратного конуса. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА с центральным отверстием, содержащее стакан, зажимной элемент и упругий элемент, контактирующий с посадочной поверхностью оптического элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации, упругий элемент выполнен в виде сетчатой упругодеформируемой с помощью зажимного элемента оболочки, выполненной в форме тела вращения, а посадочная поверхность оптического элемента выполнена в виде обратного конуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругодеформируемая сетчатая оболочка выполнена из полимерных волокнистых композиционных материалов.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оптическому приборостроению/ в частности к узлам крепления крупногабаритных оптических зеркал. Известен узел крепления оптического элемента/ содержащий зеркало/ оправу с закрепленными на ней осевыми и радиальными фиксаторами/ которые через шарниры соединены с упругой цилиндрической оболочкой. Данный узел крепления создает такое распределение давления на оптический элемент/ которое уравновешивает вес зеркала или действие инерционных сил. Однако при увеличении размеров и массы зеркала из-за точечного контакта увеличивается значение равнодействующей силы/ что создает большие напряжения в материале зеркала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является оправа для оптического элемента с центральным отверстием. Оправа оптического элемента с центральным отверстием содержит наружное кольцо и размещенную в нем на резьбе зажимную втулку. Наружное кольцо выполнено по крайней мере с тремя лепестками/ равномерно расположенными по окружности/ за счет которых осуществляется фиксация оптического элемента. Основным недостатком данного устройства является неравномерность деформаций оптического элемента. Цель изобретения - фиксация в осевом и радиальном направлениях оптического элемента/ уменьшение деформаций зеркала от воздействия инерционных сил и сил тяжести/ повышение удобства эксплуатации/ а также снижение передаваемых от корпуса температурных и других деформаций. Для этого узел крепления оптического элемента выполнен в виде упругой сетчатой оболочки из волокнистого КМ на полимерном связующем/ контактирующей с оптическим элементом. Упругая сетчатая оболочка деформируется с помощью зажимного элемента в форме тела вращения. Ожидаемый положительный эффект предлагаемого узла крепления оптического зеркала заключается в том/ что изобретение обеспечивает надежную фиксацию зеркала на всех этапах его эксплуатации при равномерном распределении нагрузок на оптический элемент. На фиг.1 показана конструкция устройства фиксации оптического элемента в исходном состоянии; на фиг.2 - устройство в рабочем состоянии. Устройство фиксации оптического элемента содержит упругую сетчатую оболочку 2/ контактирующую с оптическим элементом 1/ упорное кольцо 3/ вкладыш 4/ запрессованный в стакан 7/ шпильки 5 и фланец 6. Устройство работает следующим образом. Оптический элемент 1 по посадочному диаметру имеет обратную конусность А/ направление конусности должно быть таким/ как показано на фиг.1 и 2. Крепление оптического элемента производится путем деформирования сетчатой оболочки из КМ 2. Деформация сетчатой оболочки происходит за счет осевого перемещения фланца 6/ происходящего в результате заворачивания гаек по шпилькам 5. Между упорным кольцом 3 и оптическим элементом 1 организуется зазор/ который выбирается в процессе закрепления перемещением опорного кольца 3/ при этом оптический элемент находится в приспособлении. Радиальные нагрузки воспринимаются сетчатой оболочкой из КМ 2/ осевые - упорным кольцом 3/ а в противоположном направлении также сетчатой оболочкой. Осевое усилие сжатия/ передаваемое через шпильки 5/ создает необходимую деформацию упругой сетчатой оболочки 2/ что обеспечивает фиксацию и компенсацию деформаций в радиальном и осевом направлениях оптического элемента 1. Для определения характеристик сетчатой оболочки производят ее расчет. Рассмотрим безмоментную сетчатую оболочку. Пусть нить уложена под осесимметричным углом![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014001/177.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
верны соотношения нелинейной механики деформирования волокнистых систем;
нить жесткая и способна работать на сжатие при сетевой модели КМ/ связующее эластичное и не препятствует деформациям. Необходимо определить усилие сжатия Ny и толщину h сетчатой оболочки в исходном состоянии при заданной реакции со стороны объекта Nx. В качестве исходных данных для назначения величины реакции со стороны объекта Nx необходимо рассмотреть случай/ когда зеркало массой m с учетом коэффициента перегрузок фиксируется за счет силы трения и реакции со стороны объекта. Релаксационные процессы в материале сетчатой оболочки учитываются с помощью коэффициента запаса/ увеличивающего значение Nx. Используют соотношения нелинейной механики деформирования волокнистых систем
1)физические соотношения (для цилиндра)
Ny= h
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014190/963.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
Nx= h
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014190/963.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014190/963.gif)
Ny- усилие сжатия;
Nx- реакция со стороны объекта/
2) геометрические соотношения r*= r
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
ds*, ds - приращения длины оболочки в деформированном и исходном состояниях;
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014018/916.gif)
1+
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014018/916.gif)
Для уже деформированного состояния/ используя (1)/ можно записать
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-2t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-3t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-4t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-5t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-6t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-7t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-8t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014190/963.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014047/183.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014190/963.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014642/2014642-9t.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014215/960.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014171/949.gif)
По полученным формулам проводят расчет сетчатой оболочки для зеркала из Ве со следующими параметрами: наружный диаметр D 1500/ внутренний диаметр d 450 мм/ высота Н 0/15 м/ угол конусности посадочной поверхности зеркала
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014010/945.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014018/176.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014133/981.gif)
![устройство для фиксации оптического элемента, патент № 2014642](/images/patents/459/2014018/176.gif)